從控制器角度看感應(yīng)電容觸控系統(tǒng)

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　　自2007年iPhone出現(xiàn)后，感應(yīng)電容觸摸屏的應(yīng)用范圍就在不斷擴(kuò)大。盡管如此，真正把感應(yīng)電容觸摸屏集成到設(shè)備中仍存在著很大的挑戰(zhàn)，尤其在液晶顯示器(LCD)、外圍器件產(chǎn)生干擾及嘈雜的環(huán)境中。有效的解決方案之一是使用高信噪比(SNR)的觸摸屏控制器來對抗噪聲。一個(gè)高信噪比控制器還會(huì)有其它優(yōu)勢，下面將會(huì)詳細(xì)描述。

　　SNR定義為信號(有用的信息)和噪聲(無用信號)的功率比。如果信號和噪聲在相同的負(fù)載下測量，SNR可以通過計(jì)算幅度均方根(RMS)的平方獲得。功率比的值(PS/PN)通常很大，通常用對數(shù)(dB)來描述。SNR可以表示為：

　　SNRdB = 10log10(PS/PN) = 10log10(RMSS/RMSN)2= 20log10(RMSS/RMSN)

　　高SNR意味著測到的信號強(qiáng)度比背景噪聲高。

　　整體觸控性能

　　主要由兩個(gè)器件決定整體觸控性能：觸摸屏傳感器和觸摸屏控制器。觸摸屏傳感器種類繁多，它們的名稱形象的說明了其形狀和結(jié)構(gòu)，例如三角形、菱形、雪花形、條形等等。例如，“菱形”是菱形的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，而“條形”是行列交叉的網(wǎng)格，像一個(gè)城市的街道。一些傳感器類型使用一層ITO，而其它的則需要兩層或三層，這決定于所需的系統(tǒng)性能和觸摸屏控制器芯片。

　　通常要根據(jù)觸摸屏控制器結(jié)構(gòu)來決定觸摸屏傳感器樣式和層結(jié)構(gòu)(“堆疊”)以最大化SNR。例如，在單層互容帶有交叉(搭橋)的菱形樣式中，觸摸屏表面到ITO的X層和Y層的距離是一樣的，這降低了增益誤差并使行和列的SNR很接近。盡管如此，仍需要增加一層屏蔽層防止傳感器受到LCD噪聲干擾。使用高SNR的觸摸屏控制器可以降低觸摸屏傳感器的成本，放寬設(shè)計(jì)限制，使用更多的樣式和層結(jié)構(gòu)。正如下面將要討論的一樣，高SNR觸摸屏控制器還可提供額外的好處，例如較容易找到觸摸中心，降低了觸摸屏對環(huán)境噪聲的靈敏度，并允許使用手套或尖導(dǎo)電筆。

　　控制器架構(gòu)

　　自容式和互容式1是兩種主要的電容觸摸屏感應(yīng)檢測技術(shù)，自容式和互容式的特性簡單歸納如下：

　　自容式

　　今天仍在使用的早期技術(shù)。

　　受限于“鬼點(diǎn)”(相對于真實(shí)觸摸位置的錯(cuò)誤觸摸位置)，通常為一點(diǎn)觸摸或兩點(diǎn)觸摸。

　　菱形樣式最普遍。

　　對LCD噪聲抑制較差。

　　簡單，低成本控制器。

　　互容式

　 ? ?正在攻占市場的新一代設(shè)計(jì)。

　　真正的兩點(diǎn)或多點(diǎn)觸摸。

　　 較高的精度。

　　傳感器樣式設(shè)計(jì)更加靈活，這有助于最大化SNR。

　　較好的噪聲抑制。

　　更復(fù)雜，高成本控制器。

　　很多應(yīng)用僅需要一個(gè)或兩個(gè)觸點(diǎn)，因此自容方案更有吸引力，尤其當(dāng)用戶界面的觸摸位置可控以消除“鬼點(diǎn)”的時(shí)候。自容方案的典型SNR超過30dB，通常需要在LCD和傳感器的觸摸層底部之間增加屏蔽層，這會(huì)增加成本，降低顯示亮度。

　　其它技術(shù)可被用到自容方案以進(jìn)一步提高SNR。這包括(a)增加每通道的采樣數(shù);(b)增加傳感器驅(qū)動(dòng)電壓，這增加了固定噪聲(如來自LCD的噪聲)下的信號幅度;(c)在不同頻率采樣以避免固定頻率干擾，如避開60Hz(這被稱為“頻率抖動(dòng)”)。盡管如此，該技術(shù)通常會(huì)降低幀率，增加功耗，這兩樣都是不希望的。